內皮細胞保護血管內表面，維持血管和組織穩態，并調節許多關鍵的生理過程。內皮細胞的穩態需要吸收來自細胞外基質成分和鄰近細胞的粘附位點的各種信號、來自循環可溶性因子的信號以及機械刺激。將機械力轉化為生化信號是血管系統和功能發展的基礎。

細胞粘附分子 (CAMs)調節機械力轉化為生化信號以控制廣泛的生物過程，在細胞與細胞的連接處充當機械傳感器，而整合素作為細胞外基質和肌動球蛋白細胞骨架之間的機械傳感器。

免疫球蛋白和富含脯氨酸的受體-1 (IGPR-1，也稱為 TMIGD2) 是一種新發現的 CAM，在內皮細胞的粘附中起重要作用。

血管內皮細胞對血流誘導的剪切應力有反應。然而，內皮細胞將機械信號轉化為細胞反應的機制仍然知之甚少。

基于此，來自波士頓大學醫學院病理學系的研究人員進行了相關研究，該研究報告了 IGPR-1 作為機械敏感受體的功能，由剪切應力激活，并在內皮細胞對流動剪切應力的反應中起關鍵作用。該文章名為《The cell adhesion molecule IGPR-1 is activated by and regulates responses of endothelial cells to shear stress》。

部分實驗內容：

剪切應力以 IGPR-1 依賴性方式促進肌動蛋白重塑和細胞重新排列

IGPR-1/PAE 細胞在正常靜態或剪切應力條件下孵育，將細胞固定并用抗 IGPR-1 抗體染色。

首先研究剪切應力是否調節內皮細胞中 IGPR-1 的定位。在靜態條件下，IGPR-1 任意地定位在細胞-細胞接觸區域。但是，在剪應力作用下，IGPR-1沿流動方向橫向分布。另一種已知的對剪切應力的反應是肌動蛋白細胞骨架的重塑，它產生各種細胞反應并激活幾種主要的信號蛋白。

保持在正常靜態或剪切應力條件下的 EV/PAE 細胞被固定，然后用鬼筆環肽染色以獲得肌動蛋白（紅色）和 DAPI（藍色）。

然后研究IGPR-1是否介導了流動剪切應力誘導的肌動蛋白皮層網絡和細胞重新排列的變化。在流動剪切應力下，IGPR-1/PAE細胞沿流動剪切應力方向表現出廣泛而堅固的肌動蛋白皮層網絡，與正常靜態條件相比具有環狀F-肌動蛋白結構。然而，在相同的流切應力條件下，對照組PAE (EV/PAE)細胞的肌動蛋白皮層網絡主要集中在細胞的外圍。

我們還使用開源插件ImageJ，Fibriltool軟件量化了f -肌動蛋白的取向和f -肌動蛋白的表達，結果顯示IGPR-1/PAE細胞中肌動蛋白的熒光強度和取向顯著增加。在表達空載體的 PAE 細胞中，剪切應力下的肌動蛋白熒光強度和方向沒有顯著變化。如前所述，與表達空載體(EV/PAE)的對照組PAE細胞相比，IGPR-1/PAE細胞也發生了顯著的血流重組列。數據表明 IGPR-1 調節內皮細胞對剪切應力的反應。

剪切應力通過激活 AKT 刺激 IGPR-1 的磷酸化

血管受到由血流引起的剪切應力的影響，并且能夠通過將機械刺激轉化為細胞內信號來響應血流變化。IGPR-1在動脈和靜脈內皮細胞中均有表達，考慮到它在內皮細胞對剪應力反應中的作用，我們檢測了IGPR-1是否被剪應力激活。

完全融合的 HUVEC 保持在正常靜態或剪切應力條件下。60 分鐘后，裂解細胞，對全細胞裂解物進行 pSer-220、總 IGPR-1 和 PLCγ1 印跡。

實驗對HUVECs施加剪切應力，并測量了ser220位點IGPR-1的磷酸化水平。在剪切應力作用下，IGPR-1的磷酸化水平增加了近4倍。

將完全融合的 IGPR-1/PAE 細胞保持在正常靜態或剪切應力條件下不同時間。裂解細胞，并對全細胞裂解物進行 pSer-220、總 IGPR-1 和 PLCγ1 印跡。

同樣，在流動剪切應力作用下，IGPR-1/PAE細胞中IGPR-1的磷酸化水平在30分鐘內顯著升高，并在60分鐘時仍然保持磷酸化水平。

實驗結果：

在本研究中，證實了IGPR-1可以被細胞粘附和剪切應力激活，這表明了內皮細胞中IGPR-1受體的機械感應功能。血管的主要功能是將加壓血液輸送到體內組織，這一過程對內皮細胞施加流體剪切應力。內皮細胞通過各種機制和途徑對血流中的流體剪切應力作出反應并將其轉導為調節內皮細胞形態和基因表達的生化信號，從而在血流方向上進行延伸和重新定向。

該研究結果表明，IGPR-1是內皮細胞機械感應的重要參與者，這一發現對常見疾病的發病機制有重要意義，包括缺血性心臟病和炎癥。

參考文章：Ho RX, Tahboub R, Amraei R, Meyer RD, Varongchayakul N, Grinstaff M, Rahimi N. The cell adhesion molecule IGPR-1 is activated by and regulates responses of endothelial cells to shear stress. J Biol Chem. 2019 Sep 13;294(37):13671-13680. doi: 10.1074/jbc.RA119.008548. Epub 2019 Jul 24. PMID: 31341021; PMCID: PMC6746441.

原文鏈接：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/31341021/